便桥施工方案.docx

钢便桥施工设计方案

北京城建三建设集团有限公司
二〇一〇年十月

目录
一、 工程概况
二、 设计荷载
三、 设计方案
3.1结构组成
3.2结构计算
3.2.1纵梁内力计算
3.2.2横梁内力计算
3.2.3受压钢柱的内力计算
3.3结果分析
3.4桥台计算
四、结论
五、设计依据
六、施工方案
七、便桥施工安全防护措施
八、便桥施工防污染措施

一、 工程概况
位于麻涌镇东太村天元制罐厂傍边小河边需要建设便桥3座其中30米两座，38米一座。桥面宽4。
二、 设计荷载
按照总重60t的三轴单车过桥进行计算，且考虑最不利荷载为其中一轴传递了所有重量。
三、 设计方案
3.1、结构组成
为减少梁部结构，将跨河便桥设计为6m一跨的连续梁结构。便桥受力工字钢全部采用焊接，为结构计算方便采用6m一跨的简支梁进行计算。
采用多片工字钢结构进行设计，纵、横梁均采用25a工字钢。纵梁布置13根25a的工字钢每33.333cm一道置于横梁上，横梁为2个25a工字焊接置于钢板上，钢柱采用直径30cm厚1cm的钢管，钢柱顶焊接50cm×50cm的2cm钢板。其中纵梁采用16工字钢进行联系加强整体刚度，每2cm一道并焊接牢固。钢柱每1m一道布置于横梁下，两钢柱就之间采用12号槽钢进行横向联系。所用钢材的连接点均采用焊接。
3.2.、结构计算
3.2.1纵梁内力计算
采用6m简支梁计算。弯矩出现在外力作用在跨中时，由于纵梁每2cm设置了16工字钢焊接横向联系，并且纵梁上放置了10cm×15cm的方木布置了前面系。故此时每根纵梁分到的外力为60/（600/33.33+1）=3.16吨。
（1）、弯矩图

纵梁的最大弯矩为PL/4=(3.16×10000×6)/4=47400N·M
纵梁的弯曲正应力为MY/1=〔47400×（250/2）÷1000〕/（5023/100000000）=118MPa
（2）、剪力图
当汽车作用在无限靠近支点附近即梁端时剪力最大。

最大剪力是3.16*10000＝31600N
最大剪应力为FS/Id=〔（3.16×10000）/（21.58÷100×8÷1000）〕÷1000000=18.31MPa
3.2.2横梁内力计算
（1）、横梁布置图

便桥宽度4m，纵梁连续布置在钢柱上为连续结构。为安全计算，按1m一跨的简支梁计算。
（2）、纵梁计算简图

横梁梁的最大弯矩为Pl/3=（3.16×10000×6）/3=63200N·M
横梁的弯曲正应力为MY/1=｛〔63200×（250/2）÷1000〕/（5023/100000000）｝/1000000=157.3MPa
(2)、剪力图

最大剪力是3.16×10000=31600N。
最大剪应力为FS/Id=〔（3.16×10000）/（21.58÷100×8÷1000）〕÷1000000=18.31MPa
3．2．3受压钢柱的内力计算
受压钢柱的正应力为12.64×10000/0.009106÷1000000=13.9 MPa按长细比为80,长度为9m的钢管许可应力折减因数为0.8
3．3、结果分析
从上面的计算可以看出,6m跨度的工字钢最大弯屈应力为157.3 MPa,而单根25a工字钢能承受的最大弯曲应力是170MPa;最大剪力应力18.31MPa,而单根25a工字钢能承受的最大弯剪应力是40MPa那么可以看出,该便桥的工字钢型号是合格的。
另外考虑到工字钢的受力不均匀,车行过程中可能出现较大的偏载,且为整个结构的对称性,将梁部定为每跨13根25a工字钢。
3.4桥台结构验算
便桥下部结构采用重力式挡土墙，墙高3.5m，基础采用4.5×2.5×1mC20片石砼，墙身为M7.5浆砌片石，挡土墙墙顶向下1m为C30砼，挡墙面坡比1：0.3。
3.4.1桥台挡墙计算
说明：假定墙背垂直、光滑、填土表面为单一平面，采用朗金理论主动土压力计算，结果偏于安全。该挡墙墙身为M7.5浆砌片石，容重γk=24kn，墙身长度4.5米，基础为C20片石混凝土，基础高度1.0米。挡墙按照重力式设计计算，墙高3.5米，填土为粉质粘土，容重γ=18KN/m3；摩阻角ω=210。挡墙面坡比1：0.3基底内摩擦f=0.35,基底承载0.2MPa。
挡墙汽车荷载换算
假定搭板为刚性，如图换算度===0.63米
朗金主动土压力系数：
==0.472
206.2kn
挡墙稳定性验算
1、挡墙自重G=43.2×2.4×10=1037kn
2、挡墙重心由图知X1=0.89，Y1=2.39(CAD软件查询)；
3、挡墙滑移稳定性验算
参考《查路桥施工计算手册》取f=0.35由重力式挡土墙滑动稳定性公式：×f=1037×0.35/206.2=1.76>1.3 <可>即挡土墙不发生墙身沿基底的滑动破坏。
4、挡土墙倾覆稳定性验算
对挡墙趾点起矩：
抗倾覆力矩：m1=G×X1=1037×0.89=923kn·m
倾覆力矩： m2=Ea×Y1=206.2×2.39=493 kn·m
抗倾覆力矩>倾覆力矩，挡墙稳定性满足要求。
3.4.2基地承载力验算
挡土墙自重：G=43.2×2.4×10=1037kn，由上计算知支座最大反力为F为649.75kn，挡墙基础为4.5×2.5×1则基地许用应力为：［σ］=F+G／A=150kpa。根据下小河地质勘探资料，地基承载力不能满足要求，设计采用插打φ20cm，长4.5m的杉木桩横向间距0.6m,纵向间距0.9m进行加强处理。
根据麻涌以往土质资料，第一层为洪积淤泥质粉质黏土，Ⅱ级普通土，流塑为主，σ0=60～80kPa，层厚0.4~4m；第二层为4m～12.3m为强风化花岗岩，σ0=300～400kPa。
查《路桥施工计算手册》沉桩的容许承载力公式
(1)其中：查表第一层τ1=20kpa，第二层τ2=30kpa，第三层τ2=80kpa,a=1；
(1)式中：U=3.14×0.2=0.628m (2)；
0.4×20+3.6×30+0.5×80=156kn (3)；
=3.14 ×0.12×300=9.4kn (4)将 (2)、(3) 、(4)代入(1)中：
即[P]=(0.628×156+9.4)/2=53.7kn
则P总=30×[P]+60×4.5×2.5=2286>1.3(F+G)=2193kn <可>
综上所述,基地采用插打φ20cm木桩是偏于安全的。
四、结论:
（1） 、梁部构成
使桥梁部采用13根25a工字钢,断面如下:

25a工字钢上放置25a工字钢横梁上,间距为0.333m,纵梁25a工字钢和横梁25c工字钢之间采用焊接进行牢固连接。再在纵梁25a工字钢上横向满铺10×15cm方木,即可作为车道面。
（2）、基础结构
从上面的计算可知,便桥钢管桥墩总支反力是12.64t,水中采用钢管基础并做桥墩用,钢管桩根据现场情况决定大小,打入河床深度根据河床地质情况确定。
五、设计依据
《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94)以下简称 桩基规范
《建筑地基基础设计规范》(GB500007-2002)以下简称基础规范
《材料力学》
六、施工方案
6.1便桥构造
跨河便桥设计为6m一跨的连续梁结构。便桥受力工字钢全部采用焊接，为结构计算方便采用6m一跨的简支梁进行计算。

6.2便桥搭设
6.2.1测量放样
在施工之前，根据现场确定便桥边线及中心线，并用全站仪放出每个墩的边桩和中心桩，确定便桥的起点位置和终点位置，并做好标记，同时测量出便桥两岸处的地面标高及便桥桥墩处的河底标高。
6.2.2便桥基础施工
水中墩选用9米长钢管桩，直径为30cm，端部为平尖。每个墩的桩全部插打结束后根据插打的管桩高低情况锯平桩顶，桩顶面必须垂直于桩的轴线。
打桩采用柴油打桩机，桩锤重0.3t，桩架高10m，打桩平台采用水泥船。根据放出桩位，在固定好打桩平台后，用柴油打桩机扒杆将管桩吊起人工辅助就位，启动锤头打击管桩进入土层，直到最后锤击贯入度不大于1cm为止，以确保单桩承载力达到设计要求，打桩同时应控制桩的垂直度，轴线偏差不得超过1/4桩径。
便桥桥台位置位于河岸两侧，根据便桥底标高及地面标高，采用重力式挡土墙，墙高3.5m，基础采用4.5×2.5×1mC20片石砼，墙身为M7.5浆砌片石，挡土墙墙顶向下1m为C30砼，挡墙面坡比1：0.3。（如下图）
6.2.3上部结构施工
便桥上部结构在拼装过程中必须按照一定的顺序进行，以保证各作业组有条不紊的进行，避免相互影响和发生事故。采用多片工字钢结构进行设计，纵、横梁均采用25a工字钢。纵梁布置19根25a的工字钢每33.333cm一道置于横梁上，横梁为2个25a工字焊接置于钢板上，钢柱采用直径30cm厚1cm的钢管，钢柱顶焊接50cm×50cm的2cm钢板。其中纵梁采用16工字钢进行联系加强整体刚度，每2cm一道并焊接牢固。钢柱每1m一道布置于横梁下，两钢柱就之间采用12号槽钢进行横向联系。所用钢材的连接点均采用焊接。
七、便桥施工安全防护措施
7.1、未经允许严禁与施工无关的人员到便桥上参观、游玩；
7.2、便桥建成投入使用后，将定期对便桥进行检查、维修，重点观测桥梁基础沉降，及时对便桥进行加固整修，以保证便桥的使用安全；
八、便桥施工防污染措施
8.1、施工前项目部组建环境保护小组，设专职负责人。
8.2、对所有参建员工进行教育，提高保护意识，把学习和教育贯穿到工程施工的始终，使所有员工明确环境保护的重要性。
8.3、做好便桥搭设及使用过程中杂物、垃圾的处理措施，集中将杂物、垃圾打堆运至岸上，确保杂物、垃圾不抛入河道中。
8.4、项目部定期派专人清理便桥上杂物、垃圾。
8.5、项目部环境保护小组定期开展环保检查，及时处理破坏环境的行为。